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Die Erfindung betrifft ein ophthalmologisches Untersuchungsgerät insbesondere für die Untersuchung der Augenhornhaut gemäß des ersten Patentanspruchs.
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In der Augenheilkunde erfolgen Untersuchungen der Augenhornhaut z.B. mit einem konfokalen Laser-Scan-Mikroskop mit Immersionsobjektiv. Das Objektiv wird dabei mit einer Schutzkappe versehen in ein Immersionsmedium direkt auf die Hornhaut aufgesetzt. Als Immersionsmedium für die Anbindung wird ein augenverträgliches Gel eingesetzt.
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Das Sehfeld der mit einem konfokalen Laser-Scan-Mikroskop erzeugten Einzelbilder erstreckt sich auf laterale Abmessungen im Submillimeterbereich, typischerweise auf ca. 400µm × 400µm. Zur detaillierten Analyse z.B. des subbasalen Nervenplexus ist dieser Ausschnitt nicht ausreichend, sodass man eine Abbildung aus mehreren Einzelbildern zu einer zusammenhängenden Abbildung (Mosaikbild) im Millimeterbereich anstrebt.
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Zur Erzeugung einer derartigen zusammenhängenden Abbildung, d.h. eines Bilds mit erweitertem Sehfeld kann der untersuchende Mediziner zur Erzeugung mehrerer Einzelbilder die Optik über Stellschrauben lateral bewegen. Im Anschluss daran werden diese Einzelbilder zum Mosaikbild zusammengesetzt.
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Während der Aufnahme der Einzelbilder wird der Patient angewiesen, seine Blickrichtung starr auf einen Punkt zu fixieren. Ein Patient empfindet diese Fixation jedoch meist als langwierig, damit als anstrengend und unangenehm und wird zusätzlich durch Bewegungen im Umfeld abgelenkt, sodass Augenbewegungen während den Aufnahmen der Einzelbilder insbesondere mit zunehmender Untersuchungsdauer nicht ausgeschlossen werden können. Aufgrund des vorgenannten begrenzten Sehfeldes führen schnelle Augenbewegungen dazu, dass die Einzelbilder nicht mehr zu einem Mosaikbild zusammensetzen lassen. Ferner entstehen Druckänderungen im Auge durch die bisher eingesetzten lateralen Verschiebungen der Untersuchungsoptik bzw. der Schutzkappe auf der Hornhaut des Auges, womit sich auch z.B. die Lage der feinen Nervenfasern in der Hornhaut ändern.
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Auch eine Verwendung von beweglichen Fixationsmarken ist insbesondere zur Bestimmung und Untersuchung des Gesichtsfeldes mit perimetrischen Anordnungen bekannt.
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Die
DE 31 43 882 A1 sowie
DE 41 08 403 A1 beschreiben hierzu Vorrichtungen zur Fixationssicherungen, bei denen im Gesichtsfeld des Patienten eine periodische Drehung einer Fixationsmarke vorgeschlagen wird.
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In der
DE 103 59 239 A1 wird beispielsweise ein Verfahren zur Darstellung einer Fixiermarke für ophthalmologische Behandlungsgeräte beschreiben. Ziel ist die Vermeidung von ungewollten Augenbewegungen während der Behandlung eines Auges, indem eine bewegliche Fixiermarke im Blickfeld dieses zu behandelnden Auges im Gegensatz zum vorgenannten Stand der Technik stetig oder sprunghaft, nach vorbestimmten Ablauf oder zufallsabhängig bewegt wird. Die Bewegung erfolgt in der Weise, dass der Patient der Fixiermarke problemlos folgen kann.
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Die bekannten auf bewegliche Fixationsmarken basierenden Vorrichtungen erfordern eine Zugänglichkeit des zu untersuchenden Auges. Diese ist bei eingangs genannten augenärztlichen Untersuchungen mit einem konfokalen Laser-Scan-Mikroskop mit Immersionsobjektiv nicht gegeben.
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Ferner ist aus der
WO 2010/ 009 450 A1 ein ophthalmologisches Untersuchungsgerät in der Form eines optischen kohärenztomographischen Systems bekannt. Systembedingt weist es je ein Teilsystem pro Auge auf, wobei beide Systeme für die Erfassung erforderlich und zur Erfassung der Kohärenz grundsätzlich identisch aufgebaut sind. Das optische kohärenztomographische System weist Mittel zur Einspielung einer Markierung über einen Strahlsplitter auf und steht in keinem physischen Kontakt zu den Augäpfeln.
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DE 101 54 194 A1 beschreibt ferner eine Vorrichtung zur Messung des dynamischen Verhaltens eines Auges, umfassend eine Stimulationseinheit und ein Aberrometer. Die Stimulationseinheit umfasst ein Fixierungsobjekt, mit dem die Änderung einer Entfernung oder einer Leuchtdichte und damit die Akkommodation bzw. Blendenverstellung beeinflussbar ist.
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Auch
WO 03/057023 A1 offenbart eine Anordnung und ein Verfahren zur Beleuchtung der Linse eines menschlichen Auges, ohne einen physischen Kontakt zum Augapfel.
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Davon ausgehend liegt die Aufgabe der Erfindung darin, ein Ophthalmologisches Untersuchungsgerät mit beweglichen Fixierungsmarken so zu gestalten, dass sie eine Durchführung von augenärztlichen Untersuchungen mit einem konfokalen Laser-Scan-Mikroskop mit Immersionsobjektiv ermöglicht.
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Die Aufgabe wird mit einem ophthalmologisches Untersuchungsgerät mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Die auf diese rückbezogenen Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen wieder.
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Als Lösung der Aufgabe wird ein ophthalmologisches Untersuchungsgerät vorgeschlagen, umfassend eine auf ein Auge eines Patienten einwirkende optische Anzeige für mit einer Markengeschwindigkeit bewegenden Fixierungsmarken sowie ein auf ein Auge des Patienten einwirkendes optisches Erfassungssystem für die Erfassung der Augenhornhaut. Der Patient ist ein Lebewesen mit zwei synchron bewegbaren Augen vorzugsweise ein Mensch. Ein wesentliches Merkmal ist dabei, dass die Anzeige und das Erfassungssystem auf unterschiedliche Augen des Patienten einwirken. Die Einblendung der bewegliche Fixationsmarke erfolgt somit auf das nicht zu untersuchende Auge, während das andere Auge nicht von eine Anzeige der vorgenannten Art beeinträchtigt und für das Erfassungssystem in vorteilhafter Weise frei zugänglich ist.
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Die beiden Augen eines Menschen, aber auch vieler Tiere bewegen sich in der Regel synchron zueinander, d.h. die Blickrichtungen beider Augen streben unbewusst stets eine Ausrichtung parallel zueinander an. Nur in besonderen Situationen wie z.B. bei einer Ausrichtung beider Augen auf Ziele im extremen Nahbereich oder bei bestimmten Bewusstseinsstörungen kommt es zu größeren Winkelabweichungen der Blickrichtungen der beiden Augen zueinander.
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Bei der Erfindung wird die synchrone Bewegung und Ausrichtung der beiden Augäpfel zunutze gemacht. Einem Auge wird im Sichtfeld eine Fixierungsmarke, vorzugsweise nur eine Fixierungsmarke eingeblendet, wobei dieses Auge auf die Fixierungsmarke ausrichtbar ist. Die Fixierungsmarke ist im Sichtfeld des Auges bewegbar, was grundsätzlich einen beliebigen Bewegungsablauf im Sichtfeld, aber auch eine Fixierung auf einen Punkt beinhaltet. Eine feststehende Fixierungsmarke dient vorzugsweise der Fixierung des Augapfels des Auges in eine vorgebbare Blickrichtung und/oder einer bestimmten Ausrichtung. Der Bewegungsablauf der Fixiermarke verfolgt einem vorgegebenen Ablauf, vorzugsweise ein zeilenweises oder spaltenweises Abfahren des Sichtfeldes oder einen Ausschnitt desselben, wobei Fixierungsmarke und Augapfelorientierung zur Vermeidung größerer Sprünge nach Durchlauf einer Zeile oder Spalte vorzugsweise einer stetigen S-förmige Kurve (Hin- und Herbewegung) folgt.
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Die optische Anzeige selbst ist vorzugsweise eine elektronisch gesteuerte Bildschirmanzeige. Dabei sind Mittel vorgesehen, die eine Relativbewegung zwischen Auge und Anzeige entweder verhindert oder korrigiert. Vorzugsweis ist die Anzeige über einer Haltevorrichtung am Kopf fixiert, vorzugsweise in einem Brillengestell z.B. einer Videobrille. Alternative Ausführungen umfassen eine Anzeige einer Fixationsmarke auf einer Leinwand oder durch Elemente wie z.B. Gegenstände, Zeiger oder Leuchtmittel in einem Raum vor dem Auge, wobei der Kopf vorzugsweise durch eine Aufnahme relativ zur Anzeige fixiert ist oder - alternativ - Mittel für die Erfassung der Relativbewegung des Kopfes zur Anzeige sowie für die rechnergestützte Eliminierung dieser Einflüsse vorgesehen sind.
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Durch die Verwendung einer Videobrille, d.h. eines Brillengestells mit seitlichen Sichtblenden bleibt nur die Anzeige (Display) für das eine Auge sichtbar. Damit wird der Patient nur für die Fixierungsmarke, nicht aber durch seitlich eingeblendete Bewegungen oder andere Reize gelenkt.
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Position und Bewegungsablauf der Fixierungsmarke erfolgt vorzugsweise über eine Steuerung, die ein Steuerungsausgangssignal an die Anzeige weiterleitet. In der Steuerung ist vorzugsweise eine Vorgabe für einen Bewegungsablauf für die Fixierungsmarken enthalten, vorzugsweise als Steuerprogramm in einer rechnergestützten Steuerung.
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Die genannte Steuerung ist vorzugsweise Teil einer Regelungseinheit. Die Regelungseinheit ist Teil eines Regelkreises, umfassend ein Mittel für die Erfassung für die Ausrichtung des Auges, auf den die optische Anzeige für die Fixierungsmarke nicht einwirkt, die Regelungseinheit sowie die die Anzeige der Fixierungsmarke. Der Patient ist mit seiner Augenmotorik beider Augen Bestandteil des geschlossenen Regelkreissystems. Die genannten Mittel erfassen die Ausrichtung und leiten diese als Istwertsignal an die Regelungseinheit weiter. In der Regelungseinheit erfolgt ein Vergleich des Ist-wertes mit einem vorgegebenen Bewegungsablauf, die ein Sollwertsignal vorgibt. Durch die Differenz zwischen Istwertsignal und Sollwertsignal wird ein Differenzsignal erzeugt, das ein Maß für die Folgegenauigkeit der Augapfelbewegung zur Fixierungsmarke darstellt. Wesentlich hierbei ist, dass eine bewegte Fixierungsmarke von der Augenbewegung nachvollzogen werden kann. Ist die Markengeschwindigkeit auf der Anzeige zu hoch, kommt es zu einer zunehmenden Abweichung zwischen Soll- und Istwert; das Differenzsignal steigt an. Folglich wird eine Einstellbarkeit der maximalen Markengeschwindigkeit umgekehrt proportional zu dem Differenzsignal vorgeschlagen, d.h. der Bewegungsablauf wird in seiner Geschwindigkeit auf eine vom momentanen Differenzsignal abhängige maximale Markengeschwindigkeit begrenzt.
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Die Erfindung sowie Details dieser wird anhand von Ausführungsformen mit Figuren näher erläutert. Es zeigen
- 1 ein ophthalmologisches Untersuchungsgerät mit Patient sowie
- 2 eine Schaltbilddarstellung des Regelkreises.
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Eine Ausführungsform gemäß 1 sieht eine Videobrille 1 mit einem Display 2 für als Anzeige für die Fixierungsmarke vor dem nicht zu untersuchende Auge des Patienten 3 vor. Das zu untersuchende andere Auge steht für die augenärztlichen Untersuchungen zur Verfügung; im vorliegenden Beispiel für vorgenannte Untersuchungen der Augenhornhaut mit einem konfokalen Laser-Scan-Mikroskop 4 mit einem direkt auf die Augenhornhaut aufgesetztem Immersionsobjektiv 5. Ferner ist eine Rechnereinheit 6 zur Erzeugung, Steuerung und/oder Regelung der Fixierungsmarke sowie des Mikroskops auf dem Display vorgesehen.
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Das Abfahren des Scanbereichs wird nicht mehr über Stellschrauben vom Bediener, u.A. Mediziner (Augenarzt oder einem anderen Augenheilkundler) gesteuert, sondern durch eine über die Fixierungsmarke auf dem Display über das nicht untersuchte Auge gesteuerte und geregelte Augenbewegung des Patienten. Die Augenbewegung der beiden Patientenaugen erfolgt synchron, insbesondere wenn sich keine Störsignale im Sichtfeld der Augen einblenden, d.h. seitliche Blenden oder Klappen den Sichtbereich auf das Display oder eine andere Anzeige begrenzen (z.B. Videobrille mit nur einem Display). Zur Steuerung muss der Patient einer rechnergesteuerten Markierung mit dem nicht zu untersuchenden Auge folgen, aufgrund des synchronen Verhaltens wird das zu untersuchende Auge in guter Näherung die gleiche Bewegung ausführen. Das Verfolgen einer beweglichen Marke ist für das menschliche Auge deutlich angenehmer als die Fixation auf einen festen Punkt. Zur Regelung der Position und der Bewegungsgeschwindigkeit der Markierung werden die aufgenommenen Bilder in Echtzeit mit digitalen Bildverarbeitungstechniken analysiert. Aus dem jeweiligen errechneten Versatz der Einzelbilder kann die Steuerung der Markierung individuell auf das Verhalten jedes einzelnen Patienten automatisch angepasst werden.
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Eine prinzipielle Verschaltung der Steuerung, d.h. von Rechnereinheit 6, Display 2 und Mikroskop 4 ist in 2 näher dargestellt. In der Rechnereinheit wird ein Scan-Verlauf 7 als Sollwertsignal 10 mit einem Istwertsignal 8 (Istposition des Auges) aus einer digitalen Bildverarbeitung 9 aus einem Bildsignal 15 des Mikroskops 4 verglichen. Das Differenzsignal 11 wird dann im Rahmen einer Korrektur 12 der graphischen Position der Fixierungsmarke auf dem Display im Steuerungssignal 13 (Steuerausgangsignal) für die Fixierungsmarke 14 berücksichtigt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Videobrille
- 2
- Display, Anzeige
- 3
- Patient
- 4
- Laser-Scan-Mikroskop
- 5
- Immersionsobjektiv
- 6
- Rechnereinheit, Steuerung
- 7
- Scan-Verlauf, Bewegungsablauf
- 8
- Istwertsignal
- 9
- Bildverarbeitung
- 10
- Sollwertsignal
- 11
- Differenzsignal
- 12
- Korrektur
- 13
- Steuerungssignal
- 14
- Fixierungsmarke
- 15
- Bildsignal
